用于通信的单光子雪崩二极管模块制造技术

一种基于单光子雪崩二极管的装置，包括：至少一个单光子雪崩二极管阵列，该至少一个单光子雪崩二极管阵列被配置成用于接收在该装置外部生成的光，其中，该至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；以及接收器，该接收器被配置成用于接收来自每个子阵列的输出并且基于该接收到的多个子阵列分开的自由空间光通信信道来输出数据。

Single photon avalanche diode module for communication

A device based on one photon avalanche diode, including at least one single photon avalanche diode array, and at least one single photon avalanche diode array configured to receive light generated from the outside of the device, in which at least one array can be configured to be finely divided into a plurality of subarrays, each of the sub array energy. Enough to receive a separate free space optical communication channel; and a receiver configured to receive output from each subarray and output data based on a free space optical communication channel separated by the received multiple sub arrays.

【技术实现步骤摘要】
用于通信的单光子雪崩二极管模块
一些实施例涉及一种装置并且具体地但非排他性地涉及一种具有感光器件阵列的装置。技术背景已知使用光来进行通信。光纤通信发展良好，并且例如红外数据协会(IrDA)已经指定例如使用红外二极管和光电二极管传感器的自由空间通信系统来在设备之间传达数据。其他自由空间光通信系统包括光保真(Li-Fi)通信，Li-Fi通信是与Wi-Fi类似的双向高速且全网络无线通信技术。它使用可见光通信的形式来补充诸如来自Wi-Fi或蜂窝网络的射频通信并且可使用可见光、红外光或近紫外频谱而非射频谱来传达数据。然而，在自由空间中操作的基于光的通信系统通常是低数据速率系统。光源的功率受到严格限制，并且因此限制可实现的信噪比，这进而限制可用的调制水平。相对于图1A和图1B，示出典型的基于光的通信系统。图1A示出第一示例，其中，诸如移动电话和其他电子设备的消费者设备100包括单光子雪崩二极管(SPAD)飞行时间(TOF)模块101。SPADTOF模块101本身包括可以是任何合适光源的合适发射器元件。例如，如此后所描述的，光源是被配置成用于生成‘上行链路’通信信道的垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)的形式。然而，光源可以例如是任何类型的激光器或发光二极管。SPADTOF模块101进一步包括单光子雪崩检测(SPAD)阵列，该SPAD阵列被配置成用于接收光并且测量接收到的光的强度(或确定与光强度成正比的计数值)并且可被用作‘下行链路’信道的接收器。此外，图1A示出基站103。基站103可以进一步包括作为下行链路的发射器操作的光源105(其可以是另外的VCSEL)和作为上行链路的接收器操作的光传感器107(其可以是另外的SPAD)。在一些实施例中，基站103可以是任何合适的基站或对接站并且可以包括机械定位装置，该机械定位装置用于使消费者设备100能够相对于基站103定位，以使消费者设备100与基站103之间的通信光路径最佳。图1B示出另外的示例，其中，第一消费者设备100(诸如，相对于图1A描述的)以及第一SPADTOF模块101被配置成用于与包括第二SPADTOF模块111的第二消费者设备110通信。两个消费者设备之间的通信由于这两个设备之间的相对运动而不能产生与对接站/基站系统一样好质量的通信链路。然而，这些通信系统的问题是难以维持高数据速率，例如，难以实现每秒数百兆位(～100Mps)数量级的数据速率。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种基于单光子雪崩二极管的装置，该装置包括：至少一个单光子雪崩二极管阵列，该至少一个单光子雪崩二极管阵列被配置成用于接收在该装置外部生成的光，其中，该至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；以及接收器，该接收器被配置成用于接收来自每个子阵列的输出并且基于该接收到的多个子阵列分开的自由空间光通信信道来输出数据。这些子阵列中的每个可以包括二极管元件的布置，并且该装置可以进一步包括被配置成用于生成至少一个阵列强度图的至少一个处理器，该至少一个阵列强度图包括基于该至少一个阵列的输出的针对每个二极管元件的光强度值。该处理器可以被进一步配置成用于在子阵列二极管元件内检测自由空间光通信信道。该处理器可以被进一步配置成用于在该子阵列二极管元件内检测另外的自由空间光通信信道。该处理器可以被进一步配置成用于停用该子阵列二极管元件，从而使得没有子阵列二极管元件接收到不止一个自由空间光通信信道。该处理器可以被进一步配置成用于生成反馈消息，该反馈消息被配置成用于控制将被传输到该装置的自由空间光通信信道的数量和/或布置。该装置可以进一步包括：被配置成生成光的至少一个照明源元件阵列，其中，每个元件可以可被配置成用于针对所传输的空间上分开的自由空间光通信信道来生成光，并且其中，可以通过所述传输的空间上分开的自由空间光通信信道从该装置来传输该反馈消息。该照明源元件可以包括：垂直空腔表面发射激光器元件；和/或发光二极管元件。该装置可以是基于飞行时间单光子雪崩二极管的范围检测模块。该装置可以是基于单光子雪崩二极管的光通信模块。该装置可以是基于单光子雪崩二极管的环境光传感器。根据第二方面，提供了一种基于单光子雪崩二极管的装置，该装置包括：至少一个照明源元件阵列，该至少一个照明源元件阵列被配置成用于生成光，其中，该每个元件可被配置成用于针对空间上分开的自由空间光通信信道来生成光。该照明源元件可以包括：垂直空腔表面发射激光器元件；以及发光二极管元件。该装置还可以包括：至少一个单光子雪崩二极管阵列，该至少一个单光子雪崩二极管阵列被配置成用于接收在该装置外部生成的光，其中，该至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；接收器，该接收器被配置成用于接收来自每个子阵列的输出并且基于该接收到的多个子阵列分开的自由空间光通信信道来输出数据，其中，该接收器被配置成用于接收反馈消息；以及处理器，该处理器被配置成用于控制该照明源元件阵列，以便维持该自由空间光通信信道的空间分离。该装置可以是基于飞行时间单光子雪崩二极管的范围检测模块。一种通信系统可以包括：第一设备，该第一设备包括如上讨论的基于单光子雪崩二极管的装置，该第一设备被配置成用于提供数量动态可调节的空间上分开的自由空间光通信信道；以及第二设备，该第二设备包括如上讨论的基于单光子雪崩二极管的装置，该第二设备被配置成用于接收数量动态可调节的空间上分开的自由空间光通信信道。根据第三方面，提供了一种操作基于单光子雪崩二极管的装置的方法，该方法包括：将至少一个单光子雪崩二极管阵列配置成用于通过将该至少一个阵列细分成多个子阵列来接收在该装置外部生成的光，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；接收来自每个子阵列的输出；以及基于从该多个子阵列分开的自由空间光通信信道接收到的输出来输出数据。该方法可以进一步包括：将这些子阵列中的每个设置成具有二极管元件的布置，并且接收来自每个子阵列的输出可以包括生成至少一个阵列强度图，该至少一个阵列强度图包括基于该至少一个阵列的输出的针对每个二极管元件的光强度值。接收来自每个子阵列的输出可以进一步包括在子阵列二极管元件内检测自由空间光通信信道。接收来自每个子阵列的输出可以进一步包括在该子阵列二极管元件内检测另外的自由空间光通信信道。接收来自每个子阵列的输出可以进一步包括停用该子阵列二极管元件，从而使得没有子阵列二极管元件接收到不止一个自由空间光通信信道。该方法可以进一步包括生成反馈消息，该反馈消息被配置成用于控制将被传输到该装置的自由空间光通信信道的数量和/或布置。该方法可以包括使用至少一个照明源元件阵列来传输反馈消息，该至少一个照明源元件阵列被配置成用于生成光，其中，每个元件可被配置成用于针对所传输的空间上分开的自由空间光通信信道来生成光。根据另外的方面，提供了一种用于操作基于单光子雪崩二极管的装置的方法，该方法包括：将至少一个照明源元件阵列配置成用于生成光，其中，每个元件可被配置成针对空间上分开的自由空间光通信信道来生成光。该方法可以进一步包括：使用至少一个单光子雪崩二极管阵列来接收在该装置外部生成的光，其中，该至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单光子雪崩二极管的装置，包括：至少一个单光子雪崩二极管阵列，所述至少一个单光子雪崩二极管阵列被配置成用于接收在所述装置外部生成的光，其中，所述至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；以及接收器，所述接收器被配置成用于接收来自每个子阵列的输出并且基于所述接收到的多个子阵列分开的自由空间光通信信道来输出数据。

【技术特征摘要】
2016.10.26 EP 16195849.11.一种基于单光子雪崩二极管的装置，包括：至少一个单光子雪崩二极管阵列，所述至少一个单光子雪崩二极管阵列被配置成用于接收在所述装置外部生成的光，其中，所述至少一个阵列可被配置成被细分成多个子阵列，每个子阵列能够接收分开的自由空间光通信信道；以及接收器，所述接收器被配置成用于接收来自每个子阵列的输出并且基于所述接收到的多个子阵列分开的自由空间光通信信道来输出数据。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述子阵列中的每个包括二极管元件的布置，并且所述装置进一步包括被配置成用于生成至少一个阵列强度图的至少一个处理器，所述至少一个阵列强度图包括基于所述至少一个阵列的输出的针对每个二极管元件的光强度值。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述处理器被进一步配置成用于在子阵列二极管元件内检测自由空间光通信信道。4.如权利要求3所述的装置，其中，所述处理器被进一步配置成用于在所述子阵列二极管元件内检测另外的自由空间光通信信道。5.如权利要求4所述的装置，其中，所述处理器被进一步配置成用于停用所述子阵列二极管元件，从而使得没有子阵列二极管元件接收到不止一个自由空间光通信信道。6.如权利要求1至5中的任一项所述的装置，其中，所述处理器被进一步配置成用于生成反馈消息，所述反馈消息被配置成用于控制将被传输到所述装置的自由空间光通信信道的数量和/或布置。7.如权利要求6所述的装置，进一步包括：被配置成用于生成光的至少一个照明源元件阵列，其中，所述每个元件可被配置成用于针对所传输的空间上分开的自由空间光通信信道来生成光，并且其中，通过所述传输的空间上分开的自由空间光通信信道从所述装置传输所述反馈消息。8.如权利要求7所述的装置，其中，所述照明源元件包括：垂直空腔表面发射激光器元件；和/或发光二极管元件。9.如权利要求1至8中的任一项所述的装置，所述装置是基于飞行时间单...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·维努格帕兰奈尔加拉加库玛里，N·达顿，
申请(专利权)人：意法半导体RD有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB